专利名称：电化学半电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电化学半电池，它特别适用于从碱金属氯化物水溶液中通过气体扩散电极以电化学方法制取氯。
由DE 19622744中已知一种通过用气体扩展电极的电解来制取氯和氢氧化钠溶液的电解池，它是在对气体扩散电极前的氢氧化钠溶液的与高度相关的压力和气体扩散电极后的氧的恒压之间采用压力补偿和通过气穴导入氧来进行的。
在碱金属卤化物电解质的情况下，气体扩散电极是作为耗氧阴极运行。在这种情况下，气体扩散电极是开孔的膜。它安置在电解质和气室之间，并可使在电解质、催化剂和氧的三相界面处发生氧还原。该气体扩散电极例如可按DE-A-3710168中所描述的方法制备。但该气体扩散电极的密封性仅在达气侧和液侧之间的有限压力降时才存在。如果气压太高，则气体穿透电极，并破坏电极的功能。相反，如果液体压力过高，则三相界面移向气侧或导致液体穿透从电解质进入气室。
为了电解质中与高度相关的压力的压力补偿，在DE 19622744中建议将气室再分成多个气穴。该电化学半电池(
图1和2)具有电极室10，经注入导管12或类似部件将电解质送入其中。经相应的连接使电解质也进入液体室14。所述的半电池通过离子交换膜16与另一半电池分隔开。此外，还设置有多个互相叠置的气穴18、20、22、24。该气穴18、20、22、24通过气体扩散电极36与电极室10分隔开，在DE19622744中该气体扩散电极用作阴极。各个气穴18、20、22、24经连接通道26(例如气罩)相互连接。在气穴18、20、22、24中存在的气体依据各个气穴内的压力通过排出孔28流入连接通道26中，并从该通道经进气孔30进入位于其上面的气穴。在示例的气穴中存在的氧的流动方向由图1中的虚线箭头32表示。该最下面的气穴18例如通过加料管34与气体加料装置连接。气体从上面气穴24也经排出孔28进入半电池的后室14，并在那里与电解质一起经接管11排出。通过多个、至少两个叠置的气穴结构就产生压力补偿，以可制造较高的电解池。通过气穴18、20、22、24的排气孔28也可使在气穴中形成的冷凝物进入液体室14。
因为通过气体加料管34引入到最下面的气穴18中的全部气体在连接通道26中或通过气罩被收集，因此在气罩内形成高的流速。由此电解质小滴可被夹带进入其上面的紧接的气穴20中，从而恶化气体扩散电极的功能，这是因为气体扩散电极在气穴的进气区域与电解质小滴相接触，即部分丧失了活性电极表面。同样不利的是较大量电解质进入气穴，所以必须再次进行去除。已证实，该电解质不总能完全从气穴中去除，因此富集在气穴中。在气穴中的电解质富集又由在进气位置对面的气穴的气体/液体排出口所加快。这就显示出液体输入的增加，例如通过电解电压的升高可看出。
本发明的目的在于提供一种带有气穴的电化学半电池，它可减少夹带电解质进入气穴的风险。
本发明的目的可通过权利要求1的特征部分达到。
按本发明，在将至少两个气穴互相连接的连接通道内设置有阻滞部件。该阻滞部件用来阻滞在连接通道中存在的电解质。例如该阻滞部件可以是迷宫式的阻滞部件，它使由气流夹带的小滴受阻滞部件阻滞，因其不能穿过这种特别的迷宫式的阻滞部件结构。通过该阻滞部件至少可保证大部分电解质不会通过该阻滞部件。由此避免了由于进入气穴的电解质对电极功能产生的有害影响。
作为阻滞部件，优选采用网、织物、编织物、无纺织物或海绵体。这里特别是采用不规则的织物，如优选由金属、塑料或陶瓷构成的毡类材料。在廉价的构形中，可以是由金属丝构成的金属线团。
本发明的另一基本要点是该阻滞部件在连接通道中的优选安置。优选是该阻滞部件安置在进气孔区域。其优点是，没有或几乎是最少量的电解质能穿过阻滞部件。优选该阻滞部件安置在连接通道的充有气体的部分中，这时该阻滞部件安置在与电解质表面相比更接近于进气孔处。特别优选是该阻滞部安置在与进气孔相连的那一半的连接通道区域内，即在垂直设置的连接通道情况下，位于连接通道的充有气体的上半部中。特别优选是该阻滞部件安置在上面三分之一处。
特别有利的是，该连接通道或气罩延伸到两个气穴的高度。在下面气穴的下边缘处，气体由气穴引出，再直接由起收集装置作用的连接通道收集，并通向其上面气穴的进气孔。该进气孔优选位于该气穴的上边缘。根据压力状态调节在连接通道中的相应液位。在该液位的上面安置该阻滞部件。
下面将参考附图详述本发明。
附图简介图1是对比于现有技术的气体扩散电极的本发明的半电池的截面示意图。
图2是沿图1中A-A’线的部分剖面示意图。
图3是基本相应于图2剖面图的本发明优选实施方案的剖面示意图。
本发明的电化学半电池的结构基本相应于图1和2所示的结构。因此在图3中用相同标号表示相同的或类似的部件。
根据本发明，以图3为例，在连接两气穴20、22的连接通道26中安置有阻滞部件40。该阻滞部件40例如粘结在连接通道26中或由摩擦保持在其中。气体从图3中的下面的气穴20通过在气穴20下面区域设置的排气孔28流出。该气体经向下开口的连接通道26收集，并在其中向上抬升。根据压力大小，在连接通道26内存在有电解质42。电解质表面44的高度位置与压力状态有关。由排气孔28排出的气体按箭头46的方向向上流动，并在电解质表面44进入连接通道26的充有气体的区域48。在此过程中电解质42被气泡50夹带进入充气区域48。然后该被夹带的电解质由阻滞部件40所阻滞或分离，以使在阻滞部件40的上面区域52中没有或仅有少量的电解质。气体穿过阻滞部件40后通过设置在气穴22上部区域的进气孔30进入该位于其上面的气穴22中。
按图3相应描述的带有按本发明所提供和安置的阻滞部件40的连接通道26也安置在连结其余气穴18、20、22、24(图1)的连接通道26中。
权利要求
1.一种电化学半电池，特别是用于从碱金属氯化物的水溶液中制取氯的电化学半电池，它至少包括用于容纳电解质的电极室(10)，该电极室具有电解质输入管(12)和电解质排出管(11)，用于容纳气体的多个气穴(18、20、22、24)，其中最下面的气穴(18)具有进气孔(34)，将两气穴(20、22)相互连接的连接通道(26)，使气体通过第一个气穴(20)的排气孔(28)流入连接通道(26)中，并通过进气孔(30)从该连接通道流入第二气穴(22)中，将电极室(10)与气穴(18、20、22、24)分隔开的气体扩散电极(36)，其特征在于在连接通道(26)中安置的阻滞部件(40)，用于阻滞在连接通道(26)中存在的电解质。
2.权利要求1的电化学半电池，其特征在于，阻滞部件(40)是基于由塑料、金属或陶瓷制成的网、织物、编织物、无纺织物或海绵体。
3.权利要求1-2之一的电化学半电池，其特征在于，阻滞部件(40)安置在进气孔(30)的区域。
4.权利要求1-3之一的电化学半电池，其特征在于，连接通道(26)部分充有电解质和部分充有气体，且阻滞部件(40)安置在与电解质表面(44)相比更接近进气孔(30)处。
5.权利要求4的电化学半电池，其特征在于，所述阻滞部件安置在连接通道(26)的充有气体部分(48)的与进气孔(30)相连的那一半中。
6.权利要求1-5之一的电化学半电池，其特征在于，排气孔(28)位于气穴(20)的下部区域，进气孔(30)位于气穴(22)的上部区域。
全文摘要
本发明涉及一种电化学半电池，它特别适用于从碱金属氯化物的水溶液中制取氯，该半电池具有用于容纳电解质的电极室(10)。此外还提供有用于容纳气体的多个气穴(20、22)。气体扩散电极(36)将气穴(20、22)和电极室(10)分隔开。此外还提供了连接通道(26)，通过该通道使两气穴(20、22)互相连接。在下面气穴中存在的气体可通过排气孔(28)流入连接通道(26)。在该通道中该气体沿箭头(46)的方向向上升，并通过进气孔(30)进入置于其上面的第二气穴(22)中。为避免将电解质夹带进气穴(22)，在该连接通道(26)中安置有按本发明的阻滞部件(40)。
文档编号C25B9/06GK1575354SQ02821002
公开日2005年2月2日 申请日期2002年10月22日 优先权日2001年10月25日
发明者H·-D·平特, A·布兰, W·克莱斯珀, F·格斯特尔曼 申请人:拜尔材料科学股份公司